内容正文:
专题03 人体的神经调节
内容速览
明·期中考情
通·必备知识
知识点一 反射是神经调节的基本方式
知识点二 神经调节过程涉及信息的转换及传递
知识点三 神经中枢调控机体的生命活动
综·核心突破
考向1 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
考向2 显微镜的使用方法
练·分层实战
复习目标
1.概述神经调节的基本方式是反射(可分为条件反射和非条件反射),其结构基础是反射弧
2.阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导
3.阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成
4.分析位于脊髓的低级神经中枢和脑中相应的高级神经中枢相互联系、相互协调,共同调控器官和系统的活动,维持机体的稳态
5.举例说明中枢神经系统通过自主神经来调节内脏的活动
6.简述语言活动和条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动
核心考点
1. 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
2.电表指针偏转问题
考情总结
1.聚焦核心概念,深化结构与功能观: 高考高频考查“反射弧”、“膜电位变化”、“突触传递”等核心概念,绝非简单记忆。试题常通过具体生命现象(如排尿反射、药物或毒素作用机理),要求学生分析结构与功能的对应关系(如反射弧受损的影响、离子通道与电位变化的关系),深刻考查“结构与功能观”这一生物学基本观念。
2.强调模型分析与综合思维,破解电学相关难题: “神经纤维上膜电位变化”及与之紧密相关的“电表指针偏转问题” 是上海高考的经典难点和拉分点。此类题目通常提供数据图表或电位变化模型,要求学生具备极强的图像解读、逻辑推理和模型构建能力,综合运用物理和生物学知识,分析兴奋的产生、传导与检测过程。
3.注重生理过程的整合与稳态调节分析: 高考不满足于对孤立知识点的考查,而是强调神经调节在维持机体稳态中的作用。“低级中枢与高级中枢的相互协调”(典型如排尿反射的神经分级调控) 是绝佳的命题素材,要求学生能够分析不同层级神经中枢如何通过联系与协调,实现对生命活动的精确调节,体现“稳态与平衡观”。
4.联系实际与应用,凸显知识的价值: 命题常以人类健康、药物研发等社会热点为情境(如分析麻醉剂、止痛药或兴奋剂的作用机理),考查学生对“神经冲动在突触处的化学传递”和“自主神经调节”等过程的理解。这要求学生不仅能描述过程,更能运用知识解释现象、提出假设或判断解决方案的合理性,展现知识的迁移与应用能力。
█知识点一 反射是神经调节的基本方式
重点归纳
1.神经调节的基本方式——反射
(1)反射的概念:在中枢神经系统的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
(2)类型
反射类型
非条件反射
条件反射
概念
指出生后无须训练就具有的反射(与生俱来)
出生后在生活过程中通过学习和训练而形成的反射
举例
缩手反射、膝跳反射、眨眼反射、吸吮反射、排尿反射、吃东西时分泌唾液等
望梅止渴、画饼充饥、谈虎色变、听到铃声走进教室等
刺激
类型
具体的直接刺激引起的反应
信号(光、声音等)刺激引起的反应
神经
中枢
大脑皮层以下的神经中枢
大脑皮层
数量
有限
几乎无限
神经
联系
反射弧及神经联系永久、固定,反射一般不消退
反射弧及神经联系暂时、可变,反射易消退,需强化适应
联系
条件反射是在非条件反射的基础上,通过学习和训练而建立的,条件反射的建立需要无关刺激(铃声)和非条件刺激(食物)多次结合,否则将减弱甚至消退。但条件反射的消退不是简单丧失,而是获得了两个刺激间新的联系,是一个新的学习过程,需要大脑皮层的参与
意义
完成机体基本的生命活动
使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高了动物应对复杂环境变化的能力
2.反射的结构基础——反射弧
(1)反射弧的结构:通常由下图①~⑤组成。
(2)反射弧是反射的结构基础
①反射发生的两个条件:完整的反射弧;适宜的刺激。
②绝大多数的反射活动都是多突触反射,需要3个或3个以上的神经元参与。一般来说,反射活动越复杂,需要的神经元越多。
③最简单的反射弧至少包括2个神经元——感觉神经元和运动神经元,如膝跳反射。
④感觉中枢在大脑皮层。产生感觉需经过感受器→传入神经→神经中枢(大脑皮层),不经过完整的反射弧,故产生感觉不属于(填“属于”或“不属于”)反射。
(3)反射弧各部分功能及异常分析
兴奋传导
反射弧结构
结构特点
功能
结构破坏对功能的影响
感受器
↓
传入神经
↓
神经中枢
↓
传出神经
↓
效应器
感受器
感觉神经末梢的特殊结构
将内、外界刺激的信息转变为神经的兴奋
既无感觉又无效应
传入
神经
感觉神经元
将兴奋由感受器传入神经中枢
既无感觉又无效应
神经
中枢
调节某一特定生理功能的神经元群
对传入的兴奋进行分析与综合
既无感觉又无效应
传出
神经
运动神经元
将兴奋由神经中枢传出至效应器
只有感觉但无效应
效应器
运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
对内、外界刺激作出应答
只有感觉但无效应
3.反射弧中传入神经和传出神经的判断方法
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据突触结构判断:图示中与“”相连的为传入神经,与“”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
4.组成神经系统的细胞
(1)神经元:神经系统结构和功能的基本单位。
(2)神经胶质细胞
①广泛分布于神经元之间,其数量为神经元数量的10~50倍。
②对神经元起辅助作用的细胞,具有支持、保护、营养和修复神经元等多种功能。
③在外周神经系统中,神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的髓鞘。
④神经元与神经胶质细胞一起,共同完成神经系统的调节功能。
效果检测
1.请根据以下三个资料,回答下列问题:
资料一:图甲是打喷嚏的结构示意图。打喷嚏是指鼻黏膜受到刺激后,机体迅速做出反应的现象,有助于维持人体内部环境的相对稳定。
资料二:某同学修剪月季时,不小心被刺扎到手,迅速缩手,感觉到疼痛。
资料三:南朝宋刘义庆《世说新语·假谲》记载:魏武行役,失汲道,三军皆渴。乃令日:“前有大梅林,饶子,甘酸,可以解渴。”士卒闻之,口皆出水。乘此得及前源。
(1)人体通过 对外界或内部的各种刺激会发生有规律的反应,完成打喷嚏的结构基础是 。
(2)自然状态下打喷嚏的过程属于 反射。
(3)资料二中的同学先感觉到疼痛和还是先缩手?, 他的一系列反应说明脊髓具有 和 功能。图乙中,若此人的⑤处受损,①处被扎,他会出现的反应是 (填字母)。
A.有感觉、有反应 B.有感觉、无反应
C.无感觉、无反应 D.无感觉、有反应
(4)由资料三“士卒闻之,口皆出水”可知:对 产生的反射,是人类特有的,该反射的神经中枢分布在 。下列事例中,和该反射类型相同的是 。
A.鹦鹉学舌 B.红灯停绿灯行
C.听到铃声走进教室 D.看图识字
【答案】(1) 神经系统 反射弧
(2)非条件
(3) 先缩手 反射/传导 传导/反射 B
(4) 语言文字 大脑皮层 D
【分析】1、图中①感受器、③传入神经、④神经中枢、⑤传出神经、②效应器,A灰质,B白质。
2、人或动物通过神经系统对外界或内部的刺激作出有规律的反应是反射。条件反射是人出生以后在生活过程中通过学习和生活经验获得的。是在非条件反射的基础上,逐渐形成的后天性反射。
3、非条件反射是指人生来就有的先天性反射。是一种比较低级的神经活动,由大脑皮层以下的神经中枢(如脑干、脊髓)参与即可完成。膝跳反射、眨眼反射、缩手反射、婴儿的吮乳、排尿反射等都属于非条件反射。
【详解】(1)人体通过神经系统对外界或内部的各种刺激会发生有规律的反应是反射,完成打喷嚏这一反射的结构基础是反射弧。
(2)打喷嚏的神经中枢位于脑干内,没有大脑皮层的参与,是生来就有的,因此属于简单的非条件反射。
(3)当手不小心受到月季花刺的刺激时,手部的①感觉器接受刺激产生神经冲动,沿着③传入神经传到脊髓内的④缩手反射中枢,神经冲动沿着⑤传出神经传给上肢与缩手反射有关的肌肉,人体发生缩手反射。与此同时神经冲动也沿着脊髓白质中的上行神经束传到大脑皮层中的躯体感觉中枢,人体产生痛觉。神经冲动由脊髓传到大脑需要时间,所以会先发生缩手反射,后感到疼痛。这说明脊髓不仅有反射功能,而且有传导功能。
反射弧的五部分一部分发生障碍,都完成不了反射,图乙中,若此人的⑤传出神经受损,①手部的感觉器被扎,他会出现的反应是有痛觉,但无缩手反射。
故选B。
(4)由资料三“士卒闻之,口皆出水”可知士卒由抽象刺激——语言文字引起的条件反射,它是人类特有的,与人类的语言中枢密切有关,该反射的神经中枢分布在大脑皮层。
ABC、鹦鹉学舌、红灯停绿灯行、听到铃声走进教室是由于经验和学习后天形成的反射,与语言中枢无关,ABC不符合题意。
D、看图识字是通过大脑皮层的语言中枢形成的人类特有的反射,D符合题意。
故选D。
█知识点二 神经调节过程涉及信息的转换及传递
重点归纳
1.信息在神经元上以生物电的形式传递
枪乌贼:巨大的神经元,巨大的神经纤维,轴突+髓鞘=神经纤维。
取两个微电极,当两极都与神经纤维膜外侧相连时,指针不偏转。当一个插入神经纤维内,一个接到神经纤维膜表面时,指针向右偏转。
(1) 电位差
(2)膜电位
a→b段:适宜强度的刺激作用于神经元时,膜上的Na+通道就会显著开放,短时间内Na+大量进入膜内,导致神经元细胞膜由“内负外正”的静息电位反转为“内正外负”。
b点:
b→c段:随即Na+通道关闭,Na+内流停止,此时K+大量向膜外扩散,直至膜电位再次出现“内负外正”的状态。
c→d段:最后,通过“Na+-K-泵”(每消耗一个ATP分子,Na+-K+泵会泵进2个K+,同时泵出3个Na+)的工作,神经元细胞膜恢复至静息电位。
(3)兴奋传导
当受到刺激的部位处于兴奋状态时,邻近未受刺激的部位仍处于静息状态。此刻,兴奋区和未兴奋区之间出现了电位差,形成局部电流。
在局部电流刺激下,未兴奋部位的细胞膜产生动作电位。神经冲动就以这样的形式传遍整个神经元。
2.神经元主要通过化学物质传递信息
(1)突触结构
①突触小体:沿神经冲动传导方向,前神经元轴突的末端膨大形成突触小体。
②突触小泡:突触小体内含有包裹小分子化学物质(神经递质)的突触小泡。
③突触类型
(2) 兴奋在突触处的传递
过程:当神经冲动传导到突触小体时,引起Ca2+内流,并促使一些突触小泡与突触前膜融合,小泡内的数万个神经递质被排入突触间隙。这些神经递质与突触后膜上特定的受体结合后,引起突触后膜的膜电位发生变化。若引起后神经元发生动作电位,则神经冲动产生并在该神经元上继续传导。
(3)信号转变:电信号—化学信号—电信号
神经递质去向:完成传递后,神经递质很快被突触间隙的酶催化降解而失去活性,或被前神经元重新摄取。
(4)特点:单向传递:与神经元上传导神经冲动的双向性不同,突触间信息的传递是单向的;突触延搁:突触处涉及化学信号的转换,因此传递速度比在神经纤维上的传导慢。
单向性的原因:神经递质只能由突触前膜经过胞吐的形式释放出进入突触间隙,与突触后膜上的受体结合引起下一个神经元的兴奋或者抑制。
3.电突触:前膜与后膜相距极近的时候,离子易通过,因此动作电位可以直接传导。信息传递速度快且通常具有双向性。
效果检测
1.下图甲是神经元及神经元间的结构示意图,A、B分别表示神经元的结构,箭头表示神经冲动的传导方向;乙图是反射弧的组成示意图,①~④是反射弧的组成部分。请据图回答下列问题。
(1)甲图结构中涉及 个神经元, 含有 个突触。
(2)甲图中神经冲动在A 处传导时,膜 (选填“内”或“外”)局部电流方向与冲动传导方向相反。拔牙时,常在患牙牙根及附近口腔组织局部注射利多卡因止痛,其原理是降低膜的通透性,抑制 通道开放,从而阻断了乙图中 (填序号)的神经冲动产生及传导。
(3)从甲图可知,神经细胞具较多的 ,其细胞相对表面积增大,适应信息传导功能。
(4)“小儿麻痹症”是由于病毒侵染了乙图中③的细胞体,而②及脊髓未受到侵染。以下关于“小儿麻痹症”的分析合理的是( )
A.严重的小儿麻痹症患者肢体麻木,并影响其运动功能
B.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,但对刺激有感觉
C.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,并伴有尿失禁
D.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,但能自主排尿
y氨基丁酸(GABA)是一种重要的神经递质,请回答下列问题。
(5)兴奋在神经元之间传递的过程中,神经递质的作用是( )
A.作用于突触前膜上的受体,使前膜发生兴奋,从而将神经信息传向后膜。
B.作用于突触后膜上的受体,使后膜发生兴奋或受到抑制,神经信号得以传向后神经元。
C.作用于突触后膜上的受体,使后膜发生兴奋,神经信号得以传向后神经元。
(6)GABAα和 GABAβ是位于神经元细胞膜上的 GABA 的两种受体,GABA 与 GABAα结合后引起氯离子内流,抑制突触后神经元产生 电位;GABA 与 GABAβ结合后能抑制突触前神经元释放神经递质,则 GABAβ位于 (选填“突触后膜”或“突触前膜”)上。
(7)科学家向兔大脑皮层的侧视区注射GABA,用强光刺激后,兔侧眼的条件反射受到短暂抑制,但非条件反射不受抑制。据此推测 GABA 在中枢神经系统的 (选填:大脑皮层、脊髓灰质)处起作用。
(8)神经冲动在突触的传递受很多药物的影响。某药物能阻断突触传递,那么导致神经冲动不能传递的原因可能是该药物( )
A.影响神经递质的合成 B.影响神经递质的释放
C.影响神经递质的降解(或再摄取) D.与神经递质竞争突触后膜上的受体
【答案】(1) 3 2
(2) 外 Na+ ①②
(3)突起
(4)ABC
(5)B
(6) 动作 突触前膜
(7)大脑皮层
(8)ABCD
【分析】兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时,突触小泡释放递质(化学信号),递质作用于突触后膜,引起突触后膜产生膜电位(电信号),从而将兴奋传递到下一个神经元,引起下一个神经元兴奋或抑制。
【详解】(1)甲图示意的是反射弧,反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器,图中结构涉及3个神经元, 含有2个突触。
(2)甲图中,A处安静状态时为内负外正;当兴奋传导至A处时,变成内正外负。局部电流方向为正电位到负电位,所以局部电流方向与膜外冲动传到方向相反。痛觉产生部位为大脑皮层。所以拔牙时,局部注射多卡因止痛,其原理是降低膜的通透性,抑制Na+通道开放,阻断神经冲动传导至大脑皮层,通过图乙可知,神经元①②可连接至大脑皮层,故其阻断了①②的神经冲动产生及传导。
(3)神经细胞主要包括细胞体、轴突和树突等结构,而轴突和树突属于突起,是细胞膜向外延伸部位,有利于增加变面积,适应信息传导。
(4)图乙中, ①为感受器,②为传入神经,③为传出神经,④为效应器。小儿麻痹症是由于病毒侵染了乙图中传出神经的细胞体,然而传入神经和脊髓未受到侵染。所以,②传入神经的冲动可以传导至大脑皮层产生感觉。同时,由于传出神经的细胞体受损,故不能完成正常的排尿反射或肢体运动,ABC正确、D错误。
故选ABC。
(5)神经递质是由突触前膜释放,经过突触间隙,与突触后膜上的受体特异性的结合,引起突触后膜所在的神经元或肌肉、腺体等兴奋或抑制,从而实现了兴奋的传递,B正确、AC错误。
故选B。
(6)GABA与GABAα结合后引起氯离子内流,增大了膜内侧的负电位,抑制动作电位,加强静息电位,所以抑制突触后神经元产生动作电位,故GABAα受体位于突触后膜上。GABA与GABAβ结合后能抑制突触前神经元释放神经递质,释放神经递质的位置是突触前膜,推测GABAβ位于突触前膜上。
(7)向兔大脑皮层的侧视区注射GABA,光刺3激后,兔侧眼的条件反射受到短暂抑制,但非条件反射不受抑制。据推测GABA在中枢神经系统的大脑皮层处起作用,该兔控制自主排尿的能力下降,其原因可能是大脑皮层的兴奋受到抑制,对脊髓的控制能力下降。
(8)A、影响神经递质的合成,则突触前膜无法释放神经递质,神经冲动不能传递,A正确;
B、影响神经递质的释放,则神经递质无法通过胞吐方式释放到突触间隙,神经冲动不能传递,B正确;
C、影响神经递质的降解(或再摄取),则突触后膜上的神经递质无法被降解(或再摄取),神经冲动不能传递,C正确;
D、与神经递质竞争突触后膜上的受体,则神经递质无法与突触后膜上的受体结合,神经冲动不能传递,D正确。
故选ABCD。
█知识点三 神经中枢调控机体的生命活动
重点归纳
1.承担生命活动调节作用的神经中枢分布于脑和脊髓
(1)神经系统的基本结构
意义:在正常情况下,交感神经和副交感神经的一方兴奋加强时,另一方就会受到抑制。自主神经的两部分相互拮抗,在各级神经中枢的相互联系和协调下共同控制内脏器官的生理活动,维持机体的稳态。打破稳态会出现植物神经紊乱症或植物神经失调症。
2.脑和脊髓共同参与调控内脏的活动
(1)概念:脊髓中的神经中枢受到了大脑中高级运动中枢的控制。
(2)脑和脊髓调节内脏(实例-排尿反射)
①婴儿期—脑未发育完全—膀胱充盈—膀胱壁内的牵张感受器—引发排尿反射排尿不完全,调节速度快。
特点:由脊髓灰质内低级中枢调节,不受大脑控制,无法控制排尿。
②脑功能逐渐成熟一神经冲动一脊髓一白质一大脑皮层产生“尿意”
场所/时间合适:大脑一神经冲动一脊髓排尿中枢一控制膀胱收缩、尿道括约肌放松,同时“有意识”施加腹压,直至尿液排尽。
场所/时间不合适:大脑一神经冲动一脊髓排尿中枢一尿道括约肌收缩。
3.脑和脊髓共同调节躯体运动
①当手无意中被刺或烫到,我们会在感觉到疼痛之前就迅速缩回手臂,这主要是在分布于脊髓中的神经中枢调节下机体迅速做出的反应;
②如果是体检采血,我们却可以忍受疼痛而不缩回手臂,这是我们有意识的行为,此时,脊髓中的神经中枢受到了大脑中高级运动中枢的控制。也证明在大脑皮层中存在控制躯体运动的神经中枢。
③虽然通过大脑高级中枢对脑干、脊髓中低级中枢的控制,能启动有意识的躯体运动,但要保证运动的精确协调,还需要在运动过程中不断进行调整。
4.条件反射是脑的高级调节功能
人和哺乳动物的脑的组成:大脑、小脑、间脑、中脑、脑桥和延髓组成,其中大脑最发达。
大脑:两个大脑半球组成,表面的大脑皮层分为许多功能区,如躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢和听觉中枢等,它们都是调节机体生理功能的高级神经中枢。(金刚(大猩猩)和人相似,但就是没有语言功能,所以没有语言中枢)
①言语区
②大多数人的言语区在大脑左半球,右半球主要负责形象思维,如音乐、绘画、空间识别等。
5.语言中枢是人脑特有的高级神经中枢
语言中枢是人脑特有的高级神经中枢。
学习和记忆也是大脑的高级功能,是两个相联系的神经活动过程。
条件反射就是记忆的形成过程,而获取记忆的过程就是学习。所以,学习是记忆建立的基础。
机理:涉及脑内神经递质的作用及某些蛋白质的合成
短时记忆:可能与神经元之间即时的信息交流有关,与海马区有关
长时记忆:可能与突触形态及功能的改变及新突触的建立有关
效果检测
1.学习、记忆是动物适应环境、使个体得到发展的重要功能。通过电刺激实验,发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。
(1)图甲、乙分别为兴奋传导中神经纤维上的电位变化。甲 (填①“引起”/②“未引起”)动作电位,判断依据是 。
(2)图乙曲线上升到b点过程中,离子通道的开放状态为( )
A.K+通道打开,K+外流 B.K+通道打开,K+内流
C.Na+通道打开,Na+外流 D.Na+通道打开,Na+内流
如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS),在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2~3倍,研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”,下图为这一现象可能的机制。
(3)对比图中单脉冲电刺激,分析HFS引发H区神经细胞产生“记忆”的原因 。
(4)为验证图中所示机制,研究者开展了大量工作,如:①对小鼠H区传入纤维施以HFS,休息30分钟后,检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化,而细胞膜上的A受体数量明显增加。该结果为上图中的 (填写编号)过程提供了实验证据。
①I②II③III
②图中A受体胞内肽段(T)被C酶磷酸化后,A受体活性增强,为证实A受体的磷酸化位点位于T上,需将一种短肽导入H区神经细胞内,以干扰C酶对T的磷酸化,其中,实验组和对照组所用短肽分别应与T的氨基酸 、 (填写编号)。
①数目不同,序列不同②数目相同,序列相反③数目相同,序列相同
(5)小鼠在高频电刺激后,形成持续一段时间的电位增强,这种现象称为长时程增强(LTP)。科学家通常采用隐藏平台水迷宫任务来测试小鼠的记忆能力,即让小鼠在一个装满水的不透明的圆缸内游泳来寻找隐藏在水面下的平台。经过相同的训练次数后,可根据小鼠找到隐藏平台所需的时间长短来评价小鼠的记忆能力。请利用以下实验材料设计实验验证海马区依赖于N受体的LTP参与小鼠记忆的形成。
实验材料:生理状况相同的小鼠若干、N受体阻断剂(AP5)、隐藏平台水迷宫装置等。
请写出简要的实验思路: 。
(6)下列关于学习和记忆的说法正确的是( )
A.学习和记忆彼此独立,不相联系 B.学习和记忆属于脑的低级功能
C.长期记忆可能与新突触的建立有关 D.学习会使神经系统产生新的神经元
【答案】(1) 未引起 刺激引起的膜内外电位差未超过阈电位
(2)D
(3)突触后膜上的N受体被激活后,Ca2+内流后与钙调蛋白结合激活C酶,C酶促进了A受体的形成,导致细胞膜表面A受体增多,谷氨酸与A受体结合增多导致Na+内流增多,进而形成记忆
(4) ② ③ ②
(5)将小鼠等分两组:一组小鼠注射适量的AP5,另一组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后将两组小鼠同时进行隐藏平台水迷宫任务的测试;记录两组小鼠找到隐藏平台所需要的时间。
(6)C
【分析】1、神经元的轴突末梢经过多次分支,最后每个小枝末端膨大,呈杯状或球状,叫做突触小体。突触小体可以与其他神经元的细胞体、树突相接触,共同形成突触。
2、当神经末梢有神经冲动传来时,突触前膜内的突触小体受到刺激,会释放一种化学物质——神经递质。神经递质经过扩散通过突触间隙,然后与突触后膜上的特异性受体结合,引发突触后膜电位变化,引发一次新的神经冲动。
【详解】(1)分析图甲曲线可知,刺激引起的膜内外电位差未超过阈电位,因此没有引起动作电位。
(2)图乙曲线上升到b点,产生动作电位过程中,离子通道的开放状态为Na+通道打开,Na+内流,D正确。
故选D。
(3)对比图2,突触后膜上的N受体被激活后,Ca2+内流后与钙调蛋白结合激活C酶,C酶促进了A受体的形成,导致细胞膜表面A受体增多,谷氨酸与A受体结合增多导致Na+内流增多,进而形成记忆。
(4)对小鼠H区传入纤维施加HFS,休息30分钟后,检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化,而细胞膜上的A受体数量明显增加,说明H区神经细胞内的A受体结合到细胞膜上,该结果为图中的Ⅱ过程提供了实验证据。
②依题意可知:实验的目的是证实A受体的磷酸化位点位于T上,自变量为短肽,导入实验组的短肽含有磷酸化位点,导入对照组的短肽不含有磷酸化位点,氨基酸的数目应该相同,属于无关变量,因此实验组所用短肽应与T的氨基酸数目相同序列相同,对照组所用短肽应与T的氨基酸数目相同序列相反,分别与③②选项的内容相对应。
(5)根据实验目的和实验材料,结合实验设计原则,实验思路如下:将小鼠等分两组:一组小鼠注射适量的AP5,另一组小鼠注射等量的生理盐水;一段时间后将两组小鼠同时进行隐藏平台水迷宫任务的测试;记录两组小鼠找到隐藏平台所需要的时间。
(6)A、学习是神经系统不断地接受刺激,获得新的行为、习惯和积累经验的过程,记忆是将已获信息进行贮存和再现的过程,二者紧密联系,A错误;
B、学习和记忆属于脑的高级功能,B错误;
C、短期记忆与神经元的活动及神经元之间的联系有关,长期记忆与新突触的建立有关,C正确;
D、学习不会使神经系统产生新的神经元,D错误。
故选C。
█考向1 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
【解题方法】
1.信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
a→b段:适宜强度的刺激作用于神经元时,膜上的Na+通道就会显著开放,短时间内Na+大量进入膜内,导致神经元细胞膜由“内负外正”的静息电位反转为“内正外负”。
b点:
b→c段:随即Na+通道关闭,Na+内流停止,此时K+大量向膜外扩散,直至膜电位再次出现“内负外正”的状态。
c→d段:最后,通过“Na+-K-泵”(每消耗一个ATP分子,Na+-K+泵会泵进2个K+,同时泵出3个Na+)的工作,神经元细胞膜恢复至静息电位。
注意:细胞内外离子浓度变化对电位的影响
膜外K+离子浓度升高→K+浓度差减小→K+外流减少→静息电位绝对值↓
膜外Na+离子浓度升高→Na+浓度差增大→Na+内流增加→动作电位峰值↑
【典例分析1】
1.痛觉是机体受到伤害性刺激时产生的一种不愉快的感觉,能够使人及时意识到危险,提高生存率。伤害性刺激作用于机体时,诱发组织释放某些化学物质,作用于痛觉感受器,使之产生兴奋,沿传入通路抵达大脑皮层特定感觉区,产生痛觉。人体内存在天然的镇病系统,起重要作用的是可释放脑啡肽的神经元。人体的肢体关节每天都在摩擦,如果没有自身分泌脑啡肽,光是关节摩擦的疼痛就让我们无法自由行动。观察示意图,回答问题。
(1)痛觉形成过程中,突触前膜释放的痛觉神经递质与突触后膜受体结合后,使得突触后膜电位变为 ,即产生动作电位,在神经纤维上以 的形式传导。
(2)脑啡肽神经元与感觉神经元之间会形成一种“轴突-轴突”突触结构。脑啡肽释放并与感觉神经元细胞膜上 结合后,使得动作电位无法产生,从而抑制感觉神经元 ,实现镇痛。
(3)海洛因一开始是作为强效镇痛药研发出来的,但发现其具有极强的成瘾性,一旦停用,患者会承受巨大的痛苦,因此将其列为危害性巨大的毒品之一、请推测海洛因具有镇痛作用的可能原因(至少写出两点)。
① 。
② 。
(4)研究发现海洛因的结构与脑啡肽相似,请推测成瘾者毒瘾发作时痛不欲生的原因: 。
运动神经元病(MND)患者由于运动神经细胞受损,肌肉失去神经支配逐渐萎缩,四肢像被冻住一样,俗称“渐冻人”。下图甲是 MND患者病变部位的有关生理过程,NMDA为膜上的结构;下图乙中曲线I表示正常人体内该处神经纤维受适宜刺激后,膜内 Na⁺含量变化,曲线II表示膜电位变化。回答下列问题:
(5)据甲图判断, 谷氨酸是 (填“兴奋”或“抑制”)型神经递质。图中③过程与膜的 有关。
(6)据图分析, NMDA的作用有 。
(7)MND的发病机理是突触间隙谷氨酸过多,持续作用引起Na+过度内流,使得C点 (填“上移”、“下移”或“不变”),神经细胞内渗透压 ,最终水肿破裂。某药物通过作用于突触来缓解病症,其作用机理可能为 。
(8)乙图中,AB段Na⁺的跨膜运输方式是 。CD段形成原因是 。
(9)河豚毒素是一种剧毒的非蛋白神经毒素。为探究河豚毒素对神经纤维的影响,研究人员设计了实验:将分离得到的神经纤维分为A、B两组,A组使用生理盐水处理,B组使用等量溶于生理盐水的河豚毒素溶液处理,然后用微电极分别刺激神经纤维,测得膜两侧的电位差变化情况,结果如图丙所示。下列叙述合理的有____。
A.对照组的设置是为了排除生理盐水对实验结果的影响
B.该实验中的神经元被微电极刺激后产生兴奋是因为 Na+内流,此时细胞外Na+浓度小于细胞内 Na+浓度
C.河豚毒素可能会作用于 Na+通道,抑制 Na+内流,从而抑制神经纤维的兴奋
D.在医学上,河豚毒素可作为镇定剂或麻醉剂,但是需要严格控制好使用剂量
(10)交感神经和副交感神经都有促进唾液腺分泌的作用,但刺激交感神经所分泌的唾液,水分少而酶多:刺激副交感神经所分泌的唾液,水分多而酶少。下列说法错误的是____
A.交感神经兴奋时分泌水分少而酶多的唾液, 利于消化食物
B.支配唾液腺分泌的交感、副交感神经分别为传入、传出神经
C.自主神经系统促进唾液分泌, 此过程同时也受到大脑的控制
D.交感神经和副交感神经相互配合使机体更好地适应环境变化
【答案】(1) 内正外负 局部电流(电信号或神经冲动)
(2) 特异性受体 释放痛觉神经递质
(3) 海洛因具备和脑啡肽相同的作用,和受体结合后抑制痛觉神经递质的释放 海洛因可促进脑啡肽的释放或抑制脑啡肽的回收
(4)海洛因代替脑啡肽长时间起作用后,自身脑啡肽释放减少或脑啡肽受体减少,对感觉神经元释放痛觉神经递质的抑制作用减弱,若不吸食海洛因,疼痛的感觉就会增加
(5) 兴奋 流动性
(6)识别谷氨酸、运输Na+
(7) 上移 升高 抑制突触前膜释放谷氨酸、抑制谷氨酸与突触后膜上的受体结合、抑制突触后膜Na+内流、促进突触前膜回收谷氨酸
(8) 协助扩散 K+外流
(9)ACD
(10)B
【分析】1、兴奋以电信号的形式沿着神经纤维传导,这种电信号也叫做神经冲动。
2、兴奋的传导过程:静息状态时,细胞膜电位外正内负(原因:K+外流)→受到刺激,兴奋状态时,细胞膜电位为外负内正(原因:Na+内流)→兴奋部位与未兴奋部位间由于电位差的存在形成局部电流(膜外:未兴奋部位→兴奋部位;膜内:兴奋部位→未兴奋部位)→兴奋向未兴奋部位传导。
【详解】(1)痛觉形成过程中,人体的痛觉感受器接受到伤害性刺激时,会产生兴奋,突触前膜释放的痛觉神经递质是一种兴奋性神经递质,与突触后膜受体结合后,使得突触后膜产生兴奋,电位从外正内负变为内正外负,产生了动作电位,在神经纤维上以局部电流的形式传导,兴奋传至大脑皮层形成痛觉。
(2)由题图分析可知,脑啡肽具有镇痛作用,属于抑制性神经递质。脑啡肽神经元与感觉神经元之间会形成一种“轴突-轴突”突触结构。脑啡肽神经元释放脑啡肽,与感觉神经元细胞膜上特异性受体结合后,使得膜电位无法形成动作电位,从而抑制感觉神经元释放神经递质,实现镇痛作用。
(3)人体的痛觉感受器接受到伤害性刺激时,会产生兴奋,兴奋传至大脑皮层形成痛觉。据此推测海洛因具有镇痛作用的可能原因①海洛因具备和脑啡肽相同的作用,和受体结合后抑制痛觉递质的释放;②海洛因可促进脑啡肽的释放或抑制脑啡肽的回收,从而具有镇痛作用。
(4)研究发现海洛因的结构与脑啡肽相似,具有镇痛作用,吸毒成瘾者由于海洛因代替脑啡肽长时间起作用后,自身脑啡肽释放减少或脑啡肽受体减少,对感觉神经元释放致痛递质的抑制作用减弱,若不吸食海洛因,疼痛的感觉就会增加,故成瘾者毒瘾发作时痛不欲生。
(5)据甲图判断,谷氨酸释放到突触间隙能引起钠离子内流,所以谷氨酸是兴奋型神经递质。图中③过程是突触前膜释放神经递质,与膜的流动性有关。
(6)据图分析,NMDA能够识别谷氨酸、并且运输Na+。
(7)MND的发病机理是突触间隙谷氨酸过多,持续作用引起Na+过度内流,使得C点上移,神经细胞内渗透压升高,最终水肿破裂。某药物通过作用于突触来缓解病症,其作用机理可能是抑制突触前膜释放谷氨酸、抑制谷氨酸与突触后膜上的受体结合、抑制突触后膜Na+内流、促进突触前膜回收谷氨酸。
(8)乙图中,AB段Na+通过钠离子通道顺浓度梯度运输,则跨膜运输方式是协助扩散,CD段是恢复静息电位的过程,是K+外流引起的。
(9)A、本实验设置A组对照,是为了排除生理盐水对实验结果的影响,A正确;
B、神经元被微电极刺激后产生兴奋是因为Na+内流,此时细胞外Na+浓度仍大于细胞内Na+浓度,B错误;
C、河豚毒素抑制了神经兴奋的传导,所以可能会影响Na+内流,从而抑制神经纤维的兴奋,C正确;
D、河豚毒素可抑制兴奋产生,因此可作为镇定剂或麻醉剂,但是需要严格控制好使用剂量,D正确。
故选ACD。
(10)A、由题意可知,刺激交感神经所分泌的唾液,水分少而酶多,酶多利于消化食物,A正确;
B、支配唾液腺分泌的交感、副交感神经都属于传出神经,B错误;
C、自主神经系统并不完全自主,促进唾液分泌,此过程同时也受到大脑的控制,C正确;
D、交感神经和副交感神经相互配合使机体更好地适应环境变化,D正确。
故选B。
█考向2 电表指针偏转问题
【解题方法】
1.电表指针偏转问题
(1)两种测量方法
测量方法
测量图解
测量结果
电表两极分别置于神经元的膜内和膜外
电表两极均置于神经元的膜外
(2)偏转实例(所用电流表指针偏转方向与电流方向(正→负)相同)
测量方法
测量结果
在神经纤维上(bc=cd)
①刺激a处,b处先兴奋,d处后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转(向左-向右)。
②刺激c处,b处和d处同时兴奋,电流计指针不发生偏转。
③刺激bc段中间的一段,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转。
在神经元之间(ab=bd)
①刺激a点之前某个位置,a、d点先后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转(左-右);
②刺激d点之后某个位置,只有d点兴奋,电流计指针只发生一次偏转(向右);
③刺激b点,a、d点先后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转;
④刺激c点,只有d点兴奋,电流计指针只发生一次偏转。
【典例分析2】
1.(24-25高二上·上海青浦高级中学·期中)脊髓的SG区发生功能障碍可引发神经病理性疼痛,常表现为受轻微伤害刺激即导致剧烈疼痛,图1为机体疼痛信号通路部分示意图,其中通道N也是一种Ca2+通道。为探究通道N与神经病理性疼痛的关系,研究人员以正常小鼠与神经病理性疼痛模型小鼠进行了相关实验,经轻微伤害刺激后在突触后膜上测得的电信号变化如图2。请回答下列问题。
(1)图1中,兴奋传导至神经末梢时, 内流,促进储存于 (结构)中的谷氨酸释放;谷氨酸与突触后膜上受体结合后,膜上发生信号转化。
(2)图2中,经轻微伤害刺激后,不同组别突触后膜上电位变化的差异主要表现在电位变化频率不同,据此推测,轻微伤害刺激引起通道N打开,使突触前膜谷氨酸的释放量 (选填A或B,A:增多;B:减少),导致SG区对轻微伤害刺激反应 (选填A或B,A:增强;B:减弱),从而出现痛觉敏感。
除上述化学突触外,还有一种突触为电突触(图3),其通道是由连接蛋白构成,一半连接蛋白连接突触前膜,一半连接蛋白连接突触后膜,神经冲动通过连接蛋白通道直接传入下一个神经元且突触后神经元兴奋后也可引发突触前神经元的兴奋,利用微电极-电位表装置测定兴奋经突触传递的电位变化,结果如图4所示。
(3)根据图3和图4完成下列表格。
比较项目
图示(填a/b)
兴奋时电位变化(填c/d)
信号转换
电突触
电信号→
化学突触
电信号→
地塞米松是一种激素类药物,具有缓解疼痛等功效,但不宜持续高剂量使用,为探究某植物细胞提取物X对神经病理性疼痛的作用效果,科研人员进行了相关研究,以期为药物研发奠定基础,结果如下表。
实验组别
实验处理
痛觉指数
通道N蛋白表达水平相对值
一
正常鼠
0.16
1.2
二
模型鼠
8.86
6.21
三
正常鼠+提取物X
0.15
1.18
四
模型鼠+地塞米松
2.53
2.45
五
模型鼠+提取物X
4.45
3.28
(4)实验中实验组别一、三的结果可说明提取物X对正常鼠痛觉的形成 (选填A或B,A:显著;B:无显著),设置组别四的目的是 。
(5)结果表明,提取物X对神经病理性疼痛有一定的缓解作用,请根据图1和表,阐述其机理: 。
(6)提取物X作为药物在临床上试验,还需特别关注的是 。
①提取物X的组成成分及比例
②使用的剂量
③使用后的副作用
【答案】(1) Ca2+ 突触小泡
(2) A A
(3) b c 电信号 a d 化学信号→电信号
(4) B 评价提取物X的作用效果
(5)评价提取物X的作用效果
(6)②③
【分析】神经调节的基本方式是反射,反射的结构基础是反射弧。反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分组成。兴奋在神经纤维上以电信号形成传导,在神经元之间通过突触以电信号→化学信号→电信号传递。
【详解】(1)据图1分析可知,兴奋传导至神经末梢时,Ca2+内流,促进储存于突触小泡内的谷氨酸释放。谷氨酸随后与突触后膜上的受体结合,引发膜电位的变化,这一过程中,信号从化学信号(谷氨酸)转化为电信号(膜电位变化),实现了兴奋的传递;
(2)图2展示了不同组别小鼠在经轻微刺激后突触后膜上电位变化的差异,主要表现电位变化的频率不同,即模型鼠组(神经病理性疼痛模型小鼠)的电位变化的频率高于正常鼠组。这一结果提示我们,轻微伤害刺激可能引起了通道N的打开,导致Ca2+内流增加,促进了突触前膜谷氨酸的释放量增多(A),使得SG区对轻微伤害刺激的反应增强(A),从而出现了痛觉敏感的现象;
(3)由题可知电突触的神经冲动是通过连接蛋白通道直接传入下一个神经元,图4中a通过递质传递兴奋,所以表示化学突触,故①为b;根据图4,c表示突触前细胞和突触后细胞几乎同时兴奋,故②为c;电突触的信号转换就是电信号直接传递,不需要转换,故③为电信号;因为a表示化学突触,所以b表示电突触,故④为a;根据图4,d曲线有突触延搁现象,故⑤为d;化学突触处的信号转换是电信号转化为化学信号再转化为电信号,故⑥为:化学信号→电信号;
(4)实验中,通过对比实验组别一(正常鼠)和实验组别三(正常鼠+提取物X)的结果,痛觉指数相差不大,说明提取物X对正常鼠的痛觉形成并无显著影响(B),而设置组别四(模型鼠+地塞米松)的目的则是为了与实验组别五(模型鼠+提取物X)进行对照,以探究提取物X对神经病理性疼痛的缓解作用是否优于或相当于地塞米松,即评价提取物X的作用效果;
(5)实验结果表明,提取物X对神经病理性疼痛有一定的缓解作用。其机理可能是提取物X降低了通道N的mRNA转录水平和蛋白表达水平,进而减少了Ca2+的内流和谷氨酸的释放量,使得SG区对轻微伤害刺激的反应减弱,从而缓解了痛觉敏感;
(6)在将提取物X作为药物进行临床试验之前,我们还需要特别关注其使用的剂量和使用后的副作用。因为不同的剂量可能会产生不同的效果,而过高的剂量或长期使用可能会带来不良的副作用。因此,在临床试验中需要严格控制剂量并密切监测患者的反应情况,①错误、②③正确。
故选②③。
期中基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(22-23高二上·上海嘉定区封浜高级中学·期末)如图表示高等动物体内的某些调节模式,A、B表示不同区域,C、D、E代表不同的物质或结构,a代表神经纤维上的一个点。
(1)图中D代表反射弧的______结构。
A.神经末梢 B.传入神经 C.效应器 D.感受器
(2)刺激D处,由于 离子大量进入膜内,a处膜两侧的电荷分布为 的静息电位反转为 的动作电位。
(3)当膀胱贮尿达到一定程度时,刺激膀胱壁感受器,兴奋沿盆神经传入 中低级排尿中枢,同时上行传导至某处产生尿意,产生尿意的过程为 (用箭头和图中的大写字母表示)。如果条件不许可,大脑皮层可对低级中枢起抑制作用,这说明 。
(4)以下关于躯体运动调节和内脏活动调节的比较,正确的______
A.
B.
C.
D.
(5)猴子听到锣声就会作出爬杆的动作,下列相关叙述错误的是______
A.该反射为条件反射
B.锣声是无关刺激
C.该反射由相应的反射弧完成
D.为防止该反射消退,需要不断强化
(6)研究者对因肠道微生物失衡导致小鼠肥胖的机制进行了研究,如下所示。该调节过程______。
肠道微生物醋酸盐副交感神经胃、胰岛的生理活动肥胖
A.不受意识的控制 B.不受脑的控制
C.属于条件反射 D.抑制胃和胰岛的分泌和蠕动
氨基丁酸(GABA)作为哺乳动物中枢神经系统中广泛分布的神经递质,在控制疼痛方面的作用不容忽视,其作用机理如图所示。
(7)突触小泡的形成与 (细胞器)密切相关:其通过突触前膜释放神经递质的方式 ;神经冲动在突触间隙中是以 信号进行传递的。
(8)请结合上图简述氨基丁酸(GABA)控制疼痛的机理: 。
【答案】(1)D
(2) 钠 外正内负 外负内正
(3) 脊髓 D→E→A 位于脊髓的低级中枢受脑中大脑皮层的调控
(4)D
(5)B
(6)A
(7) 高尔基体 胞吐 化学
(8)氨基丁酸与突触后膜受体结合后,促进突触后膜上的氯离子通道打开,氯离子内流;突触后膜的电位依然保持静息状态的外正内负,因此突触后膜部位没有能产生冲动继续传递兴奋,因而氨基丁酸可以控制疼痛
【分析】兴奋在神经元之间的传递:(1)神经元之间的兴奋传递就是通过突触实现的。突触:包括突触前膜、突触间隙、突触后膜。(2)兴奋的传递方向:由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡内,所以兴奋在神经元之间(即在突触处)的传递是单向的,只能是:突触前膜→突触间隙→突触后膜(上个神经元的轴突→下个神经元的细胞体或树突)。(3)传递形式:电信号→化学信号→电信号。
【详解】(1)据图中突触的结构和形状可知,D是反射弧中的感受器,能够感受外界刺激。故选D。
(2)刺激D处,该处兴奋,由于钠离子通道开放,钠离子内流,a处膜两侧的电荷分布为外正内负的静息电位变为外负内正的动作电位。
(3)排尿反射的低级中枢位于脊髓;当膀胱尿量达到一定程度时,膀胱壁的牵张感受器受到刺激而兴奋,冲动沿盆神经传入到达脊髓中低级排尿中枢,同时,冲动传至大脑皮层的排尿反射高级中枢,并产生尿意,即D→E→A;如果条件不许可,大脑皮层也可对低级中枢起抑制作用,这说明位于脊髓的低级中枢受脑中大脑皮层的调控。
(4)躯体运动调节和内脏活动调节都需要脑和脊髓的参与,其中躯体运动调节受意识控制,而内脏活动调节不受意识控制。故选D。
(5)A、猴子听到锣声就会作出爬杆的动作是经过后天训练习得的,属于条件反射,A正确;
B、锣声是条件刺激,B错误;
C、反射的结构基础是反射弧,故该反射由相应的反射弧完成,C正确;
D、为防止该反射消退,需要不断强化条件刺激,D正确。
故选B。
(6)A、由模式图分析可知,肠道微生物失衡导致小鼠肥胖过程不受意识控制,A正确;
B、由于副交感神经受下丘脑控制,而作为高级中枢的大脑皮层可以控制下丘脑活动,B错误;
C、由模式图分析可知,该过程不需要大脑皮层参与,故属于非条件反射,C错误;
D、该调节过程中促进胃的消化吸收,抑制胰岛素的分泌,D错误。
故选A。
(7)突触小泡的形成与高尔基体密切相关;其通过突触前膜释放神经递质的方式胞吐;神经冲动在突触间隙中是以化学信号进行传递的。
(8)由图示可知,氨基丁酸(GABA) 控制疼痛的机理:氨基丁酸与突触后膜受体结合后,促进突触后膜上的氯离子通道打开,氯离子内流;突触后膜的电位依然保持静息状态的外正内负,因此突触后膜部位没有能产生冲动继续传递兴奋,因而氨基丁酸可以控制疼痛。
期中重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(23-24高二上·上海曹杨中学·期中)我国“中医针灸”于2010年11月16日被列入“人类非物质文化遗产代表作名录”。2021年我国科学家在《自然》杂志上发表论文,证明针灸的现代模式—电针刺小鼠后肢的足三里(ST36)穴位,可在细菌多糖(LPS)引起的炎症反应中发挥抗炎作用。(其中,激素的作用属于体液调节,巨噬细胞生理活动属于免疫调节)
(1)针灸时感到疼痛,但并不会缩回,这属于 反射。迷走神经属于 神经。
(2)迷走神经属于副交感神经纤维,若兴奋,则( )
A.瞳孔放大 B.尿意不强烈 C.胃肠蠕动加快 D.支气管舒张
(3)针灸治疗过程中,兴奋在反射弧的传导的方向是 的。
(4)下列选项中正确的是( )
A.电刺激通过神经-体液-免疫调节网络激活抗炎通路
B.抗炎通路中的迷走神经属于躯体运动神经
C.可以通过检测TNF-α的含量变化,来检测电刺激疗法的抗炎效果
D.通过人为激活或特异性破坏相应神经元并观察抗炎效果,可验证ProKr2的作用
(5)根据题意和所学知识判断,下列叙述正确的是( )(多选)
A.足三里穴位含有运动神经元末梢
B.去甲肾上腺素、肾上腺素会促进LPS的作用
C.交感神经和副交感神经的拮抗,可以是机体对外界刺激作出做出更精确的反应、更好的适应环境
D.用毫针刺激一些穴位时,若出现血肿,可能是毫针刺破血管,血液流入组织间隙引起组织水肿
(6)比较患者血检化验单中某些物质的测定值与参考值(内环境稳态值)之间的大小关系,是医生做出诊断的重要参考依据。下列叙述错误的是( )(多选)
A.神经调节、体液调节、免疫调节等调节能力的变化会影响内环境稳态
B.人体内外环境变化超过器官和系统的调节能力会打破内环境稳态
C.内环境是指细胞内各细胞器所处的液态环境
D.剧烈运动产生乳酸,血浆PH急剧下降
(7)请据图写出电针刺激足三里引起抗炎反应的反射弧 。
(8)针灸讲究“穴位有讲究,轻重不一样”。图2中甲、乙分别为细针和粗针进行针灸治疗时,针刺部位附近神经末梢的电位变化。请问针灸治疗需不需要对针的粗细进行选择?判断依据? 。
【答案】(1) 条件 传出
(2)C
(3)单向
(4)ACD
(5)CD
(6)CD
(7)足三里→Prokr2神经元→延髓→迷走神经→肾上腺
(8)细针进行针灸治疗时,刺激引起的膜内外电位差没有超过阈值(没有超过阈电位),而粗针刺激时,产生了动作电位
【分析】神经纤维未受到刺激时,K+外流,细胞膜内外的电荷分布情况是外正内负,当某一部位受刺激时,Na+内流,其膜电位变为外负内正。由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡中,只能由突触前膜释放作用于突触后膜,使下一个神经元产生兴奋或抑制,因此兴奋在神经元之间的传递只能是单向的。
【详解】(1)针灸时感到疼痛,但并不会缩回,这属于条件反射,因为大脑皮层对脊髓进行了调控。迷走神经是从脑干发出的参与内脏活动的神经,属于传出神经。
(2)迷走神经属于副交感神经纤维,若兴奋,则心跳减慢,胃肠蠕动加快,ABD错误,C正确。
故选C。
(3)针灸治疗过程中,兴奋在反射弧的传导的方向是单向的,因为在体内,兴奋只能从上一个神经元的轴突末端传递到下一个神经元的胞体或树突,所以是单向的。
(4)A、针灸的现代模式—电针刺小鼠后肢的足三里(ST36)穴位,可在细菌多糖(LPS)引起的炎症反应中发挥抗炎作用。(其中,激素的作用属于体液调节,巨噬细胞生理活动属于免疫调节),因此电刺激通过神经-体液-免疫调节网络激活抗炎通路,A正确;
B、迷走神经是从脑干发出的参与调节内脏活动的神经,B错误;
C、可以通过检测TNF-α的含量变化,来检测电刺激疗法的抗炎效果,因为电刺激疗法可以抑制TNF-α的释放,C正确;
D、通过人为激活或特异性破坏相应神经元并观察抗炎效果,可验证ProKr2的作用,因为ProKr2是感觉神经元,若被破坏,则刺激感受器,兴奋无法正常传递,D正确。
故选ACD。
(5)A、据图可知,足三里是感受器,所以不含运动神经元末梢,A错误;
B、由图可知去甲肾上腺素、肾上腺素会抑制LPS的作用,B错误;
C、交感神经和副交感神经的拮抗作用,可以使机体对外界刺激作出做出更精确的反应、更好的适应环境,C正确;
D、用毫针刺激一些穴位时,若出现血肿,可能是毫针刺破血管,血液流入组织间隙引起组织水肿,D正确。
故选CD。
(6)A、神经调节、体液调节、免疫调节等调节能力的变化会影响内环境稳态,因为内环境稳态的调节机制就是神经-体液-免疫调节网络,A正确;
B、人体内外环境变化超过器官和系统的调节能力会打破内环境稳态,因为维持稳态的调节机制的调节能力是有限的,B正确;
C、内环境是指细胞所处的液态环境,C错误;
D、剧烈运动产生乳酸,但血浆中有酸减缓冲对,因此PH不会急剧下降,D错误。
故选CD。
(7)电针刺激足三里引起抗炎反应的反射弧为足三里→Prokr2神经元→延髓→迷走神经→肾上腺。
(8)由图可知,针刺部位附近神经末梢的电位变化情况是不同的,细针进行针灸治疗时,刺激引起的膜内外电位差没有超过阈值(没有超过阈电位),而粗针刺激时,产生了动作电位。
期中综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(22-23高二上·上海松江二中·期中)1表示高等动物体内的某些调节模式,A、B表示不同区域,C、D、E代表不同的物质或结构,a代表神经纤维上的一个点。
(1)图1中D代表反射弧的___________________结构。
A.神经末梢 B.传入神经 C.效应器 D.感受器
(2)a点处于静息状态时,其膜内的电位表现为 ;刺激D处,兴奋在a处以 的形式 传导。请选出正确的选项 。
A.负 化学信号 双向 B.正 生物电 单向
C.负 生物电 单向 D.正 生物电 双向
(3)当膀胱贮尿达到一定程度时,刺激膀胱壁感受器,兴奋沿盆神经传入 中低级排尿中枢,同时上行传导至某处产生尿意,产生尿意的过程为 (用箭头和图中的大写字母表示)。
通过电刺激实验发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS),在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2~3倍,研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”,图2为这一现象可能的机制。
(4)在小鼠H区的传入纤维中部施加单次强刺激,兴奋经神经纤维传导到 和突触前膜,并导致 与突触前膜融合释放神经递质作用于突触后膜的相关受体,引起突触后膜膜电位变化。
(5)据图2分析,图示过程中需要消耗能量的是___________________。
①谷氨酸的释放 ②Ca2﹢与N受体结合进入海马细胞 ③受体的磷酸化
A.① B.①② C.①③ D.③
(6)为验证图2中所示机制,对小鼠H区传入纤维施以HFS,休息30min后,检测H区神经细胞的A受体总量和细胞膜上的A受体数量,如果出现 ,则验证了图中的Ⅱ过程。
(7)验证A受体的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设,请完善以下实验设计:
步骤1:将A受体的磷酸化位点发生突变的一组小鼠,用HFS处理H区传入纤维30min并检测H区神经细胞突触后膜A受体是否磷酸化。
步骤2: 。
步骤3: 。
【答案】(1)D
(2) 负电位 生物电(电信号) 单向 C
(3) 脊髓 D→E→A
(4) 传入神经末梢 突触小泡
(5)C
(6)细胞膜上的A受体数量明显增加,即可推出有比较多的A受体胞内肽段转变成了A受体,则验证了图中的Ⅱ过程是产生记忆的原因。
(7) 将另一组未突变小鼠做同样处理并检测膜A受体能否磷酸化(突触后膜的膜电位变化); 检测并比较两组小鼠突触后膜膜A受体能否磷酸化情况;实验中由于突触后膜上膜A受体磷酸化难于检测,可用于比较两组小鼠接受相同处理后的突触后膜的膜电位变化。
【分析】神经调节的基本方式是反射,其结构基础是反射弧,由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器五部分构成。由于兴奋在突触间的传递是单向的,因此兴奋在反射弧中的传递也是单向的。
神经中枢的分布部位和功能:
①神经中枢位于颅腔中脑(大脑、脑干、小脑)和脊柱椎管内的脊髓,其中大脑皮层的中枢是最高级中枢,可以调节以下神经中枢活动;
②大脑皮层除了对外部世界感知(感觉中枢在大脑皮层)还具有语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能;
③语言文字是人类进行思维的主要工具,是人类特有的高级功能(在言语区)(S区→说,H区→听,W区→写,V区→看);
④记忆种类包括瞬时记忆,短期记忆,长期记忆,永久记忆。
【详解】(1)根据图中突触的结构和神经节的位置可知,兴奋可从D到E再到脊髓,因此判断D是反射弧中的感受器,即D正确。
故选D。
(2)a点处于静息状态时,表现为静息电位状态,表现为外正内负的静息电位,此时膜内的电位表现为负电位;刺激D处,产生兴奋,并沿着传入神经传到a处,此时,该处表现为外负内正的动作电位,并在a处以局部电流(或电信号或神经冲动)的形式单向传导(因为兴奋来自感受器),即C正确。
故选C。
(3)当膀胱尿量达到一定程度时,膀胱壁的牵张感受器受到刺激而兴奋,冲动沿盆神经传入到达脊髓中低级排尿中枢,同时,冲动传至大脑皮层的排尿反射高级中枢,并产生尿意,则该过程的兴奋传导过程可表示为D→E→A。
(4)在小鼠H区的传入纤维中部施加单次强刺激,兴奋经神经纤维传导到传入神经末梢和突触前膜,并导致突触小泡与突触前膜融合而后以胞吐方式释放神经递质到突触间隙,神经递质在突触间隙扩散至突触后膜并与其上的相关受体发生特异性结合,引起突触后膜的离子通透性发生改变,进而引起膜电位变化。
(5)①谷氨酸作为神经递质,其释放到突触间隙的过程是通过胞吐完成的,该过程需要消耗能量的,符合题意,①正确;
②图中显示,突触后膜外的Ca2+浓度高,膜内Ca2+的浓度低,并且其运输需要借助于细胞膜上的N受体,因此运输方式属于易化扩散或协助扩散,即Ca2﹢与N受体结合进入海马细胞的过程不需要消耗能量,不符合题意,②错误;
③结合图示过程可知,受体的磷酸化过程伴随着ATP的水解,可见该过程需要消耗ATP中的能量,符合题意,③正确。
故选C。
(6)为验证图2中所示机制,对小鼠H区传入纤维施以HFS,休息30min后,检测H区神经细胞的A受体总量和细胞膜上的A受体数量,如果出现细胞膜上的A受体数量明显增加,即可推出有比较多的A受体胞内肽段转变成了A受体,则验证了图中的Ⅱ过程是产生记忆的原因。
(7)为了验证A受体的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设,将A受体的磷酸化位发生突变的一组小鼠,用HFS处理H区传入纤维,30分钟后检测H区神经细胞突触后膜A受体能否磷酸化;
步骤2:将另一组未突变小鼠做同样处理并检测膜A受体能否磷酸化;
步骤3:检测并比较两组小鼠突触后膜膜A受体能否磷酸化情况;实验中由于突触后膜上膜A受体磷酸化难于检测,可用于比较两组小鼠接受相同处理后的突触后膜的膜电位变化。
2.(24-25高二上·上海曹杨第二中学·期中)研究发现,当用水流喷射海兔的虹吸管时会引起鳃收缩,称为缩鳃反射。相关结构及发生机制如图1,请回答:
(1)图1中该反射弧有 个神经元。当兴奋传至①处时,引起神经元细胞膜内的电位变化为 。在②处,突触前膜会释放谷氨酸作用于突触后膜上的受体,从而引起缩鳃反射。在该反射中,谷氨酸是一种 (填“兴奋性”或“抑制性”)神经递质。
(2)结合题干分析,缩鳃反射属于 。(A.条件反射B.非条件反射)
进一步研究发现,如果向海兔的尾部施加一个强电击,再轻触它的虹吸管,将诱发一个更强烈的缩鳃反射,且在刺激后几分钟之内,只要轻触它的虹吸管,都会引发更强的缩鳃反射,即产生了“短时记忆”;如果向海兔的尾部多次重复施加强电击,引发强缩鳃反射的反应可以持续一周,即产生了“长时记忆”。如图2为两种记忆的形成机制,请分析回答:
(3)两种记忆的形成都是由于电击海兔尾部会激活中间神经元释放5-TH作用于突触前神经元,产生环腺苷酸,继而激活了 (物质名称),从而促进神经递质谷氨酸的大量释放,使缩鳃反射增强。与短时记忆形成不同的是,在重复刺激下,蛋白激酶A促进 ,导致 ,从而形成了长时记忆。
(4)连续给海兔40个刺激会诱发习惯化,但只能持续一天。如果每天10个刺激,连续4天,习惯化效应就能持续一周。训练中间穿插一些休息能促进长时记忆的建立。小鼠的记忆形成与上述机理相似,若要产生长时记忆,可以采取的做法是 。
(5)研究人员在给予小鼠一个脚部电击的同时出现特定频率的铃声,小鼠在受到电击后出现僵直行为。经过数次这样的练习后,如果只给予特定频率的铃声,小鼠同样出现僵直行为,此时表明小鼠已经获得了条件恐惧记忆。下列有关叙述错误的是______。
A.条件恐惧记忆属于条件反射
B.电击属于非条件刺激
C.条件恐惧记忆建立后不会消退
D.出现僵直行为表明反射弧是完整的
(6)条件反射的建立提高了人和动物对外界复杂环境的适应能力,是人和高等动物生存必不可少的学习过程。下列叙述错误的是_______。
A.实验犬看到盆中的肉时唾液分泌增加是先天具有的非条件反射
B.有人听到“酸梅”有止渴作用是条件反射,与大脑皮层言语区有关
C.引起条件反射的刺激称为条件刺激,且条件反射有消退现象
D.条件反射的建立需要大脑皮层参与,条件反射的消退不需要大脑皮层参与
动作电位具有“全或无”现象:要使细胞产生动作电位,所给的刺激必须达到一定的强度(阈刺激)。若刺激未达到一定强度,动作电位就不会产生(无);当刺激达到一定的强度时,所产生的动作电位,其幅度便到达该细胞动作电位的最大值,不会随刺激强度的继续增强而增大(全)。
图3
(7)图3中 段是Na+内流引起的,其内流的机制是 。
(8)为获得图3膜电位变化,请用下列材料用具在方框内绘制实验检测图 。
【答案】(1) 2 由负变正 “兴奋性
(2)B
(3) 蛋白激酶A CREB-1基因的表达 新突触建立
(4)多次重复、中间穿插休息有利于新突触的建立。
(5)C
(6)AD
(7) ac 适宜的刺激导致钠离子通道打开,引起钠离子通过协助扩散方式大量内流
(8)
【分析】题意分析,参与缩腮反射的神经元至少有感觉神经元和运动神经元;长期记忆与新突触的建立有关,短期记忆与脑区中一个形状象海马的区域有关。
【详解】(1)参与缩腮反射的神经元至少有感觉神经元和运动神经元,所以图中共有2个神经元;当兴奋传至①处时,由静息电位(外正内负)变为动作电位(外负内正),所以细胞膜内的电位由负变正;在②突触处,由突触前膜释放的谷氨酸相当于是一种神经递质,作用于突触后膜上的受体,由于引起了缩鳃反射,所以谷氨酸为一种兴奋性神经递质。
(2)题意显示,当用水流喷射海兔的虹吸管时会引起鳃收缩,称为缩鳃反射,该反射是先天就有的,属于非条件反射。
(3)长期记忆与新突触的建立有关,根据图2分析,产生的环腺苷酸激活了蛋白激酶A,从而促进神经递质谷氨酸的大量释放,使缩鳃反射增强;与短时记忆形成不同的是,在重复刺激下,蛋白激酶A促进CREB-1基因的表达,导致新突触的形成,从而形成了长时记忆。
(4)连续给海兔40个刺激会诱发习惯化,但只能持续一天。如果每天10个刺激,连续4天,习惯化效应就能持续一周。训练中间穿插一些休息能促进长时记忆的建立。根据题意可知,要产生长时记忆,必须形成新突触,而多次重复、中间穿插休息有利于新突触的建立。
(5)A、条件恐惧记忆的形成需要大脑的参与,因而属于条件反射,A正确;
B、该过程中电击属于非条件刺激,而铃声属于条件刺激,B正确;
C、条件恐惧记忆建立后需要不断加强,否则会逐渐消退,C错误;
D、出现僵直行为表明条件反射已经建立,因而经过了完成的反射弧,D正确。
故选C。
(6)A、实验犬看到盆中的肉时唾液分泌增加是条件反射,是经过长期训练获得的,A错误;
B、有人听到“酸梅”有止渴作用是条件反射,该反射的建立依赖大脑皮层言语区,B正确;
C、引起条件反射的刺激称为条件刺激,且条件反射有消退现象,因而需要非条件刺激反复的作用,C正确;
D、条件反射的建立需要大脑皮层参与,条件反射的消退也需要大脑皮层参与,因为条件反射的消退是一个新的学习过程,D错误。
故选AD。
(7)图3中ac段是动作电位产生的过程,依赖Na+内流形成,其内流的机制是刺激引起神经细胞膜的通透性发生改变,钠离子通道打开,导致钠离子以协助扩散方式大量进入到细胞中,引起细胞膜内外电位差发生逆转,因而产生动作电位。
(8)为获得图3膜电位变化,图3显示的是动作电位的产生过程,且动作电位表现为膜内外的电位差,为了绘制实验检测图,则相应的连接电极应该分别位于膜内外,而后给与适宜的刺激,进而可在电流计中检测到如图示的变化,连接如下图:
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专题03 人体的神经调节
内容速览
明·期中考情
通·必备知识
知识点一 反射是神经调节的基本方式
知识点二 神经调节过程涉及信息的转换及传递
知识点三 神经中枢调控机体的生命活动
综·核心突破
考向1 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
考向2 显微镜的使用方法
练·分层实战
复习目标
1.概述神经调节的基本方式是反射(可分为条件反射和非条件反射),其结构基础是反射弧
2.阐明神经细胞膜内外在静息状态具有电位差,受到外界刺激后形成动作电位,并沿神经纤维传导
3.阐明神经冲动在突触处的传递通常通过化学传递方式完成
4.分析位于脊髓的低级神经中枢和脑中相应的高级神经中枢相互联系、相互协调,共同调控器官和系统的活动,维持机体的稳态
5.举例说明中枢神经系统通过自主神经来调节内脏的活动
6.简述语言活动和条件反射是由大脑皮层控制的高级神经活动
核心考点
1. 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
2.电表指针偏转问题
考情总结
1.聚焦核心概念,深化结构与功能观: 高考高频考查“反射弧”、“膜电位变化”、“突触传递”等核心概念,绝非简单记忆。试题常通过具体生命现象(如排尿反射、药物或毒素作用机理),要求学生分析结构与功能的对应关系(如反射弧受损的影响、离子通道与电位变化的关系),深刻考查“结构与功能观”这一生物学基本观念。
2.强调模型分析与综合思维,破解电学相关难题: “神经纤维上膜电位变化”及与之紧密相关的“电表指针偏转问题” 是上海高考的经典难点和拉分点。此类题目通常提供数据图表或电位变化模型,要求学生具备极强的图像解读、逻辑推理和模型构建能力,综合运用物理和生物学知识,分析兴奋的产生、传导与检测过程。
3.注重生理过程的整合与稳态调节分析: 高考不满足于对孤立知识点的考查,而是强调神经调节在维持机体稳态中的作用。“低级中枢与高级中枢的相互协调”(典型如排尿反射的神经分级调控) 是绝佳的命题素材,要求学生能够分析不同层级神经中枢如何通过联系与协调,实现对生命活动的精确调节,体现“稳态与平衡观”。
4.联系实际与应用,凸显知识的价值: 命题常以人类健康、药物研发等社会热点为情境(如分析麻醉剂、止痛药或兴奋剂的作用机理),考查学生对“神经冲动在突触处的化学传递”和“自主神经调节”等过程的理解。这要求学生不仅能描述过程,更能运用知识解释现象、提出假设或判断解决方案的合理性,展现知识的迁移与应用能力。
█知识点一 反射是神经调节的基本方式
重点归纳
1.神经调节的基本方式——反射
(1)反射的概念:在 的参与下,机体对内外刺激所产生的规律性应答反应。
(2)类型
反射类型
非条件反射
条件反射
概念
指出生后无须训练就具有的反射(与生俱来)
出生后在生活过程中通过 而形成的反射
举例
缩手反射、膝跳反射、眨眼反射、吸吮反射、排尿反射、吃东西时分泌唾液等
望梅止渴、画饼充饥、谈虎色变、听到铃声走进教室等
刺激
类型
具体的直接刺激引起的反应
信号(光、声音等)刺激引起的反应
神经
中枢
大脑皮层以下的神经中枢
数量
有限
几乎无限
神经
联系
反射弧及神经联系永久、固定,反射一般不消退
反射弧及神经联系暂时、可变,反射易消退,需强化适应
联系
条件反射是在非条件反射的基础上,通过学习和训练而建立的,条件反射的建立需要无关刺激(铃声)和 食物)多次结合,否则将减弱甚至消退。但条件反射的消退不是简单丧失,而是获得了两个刺激间 ,是一个新的学习过程,需要 的参与
意义
完成机体基本的生命活动
使机体具有更强的预见性、灵活性和适应性,大大提高了动物 的能力
2.反射的结构基础——反射弧
(1)反射弧的结构:通常由下图①~⑤组成。
(2)反射弧是反射的结构基础
①反射发生的两个条件:完整的 ;适宜的 。
②绝大多数的反射活动都是多突触反射,需要3个或3个以上的神经元参与。一般来说,反射活动越复杂,需要的神经元越 。
③最简单的反射弧至少包括2个神经元——感觉神经元和运动神经元,如 反射。
④感觉中枢在 。产生感觉需经过感受器→传入神经→神经中枢(大脑皮层),不经过完整的反射弧,故产生感觉 (填“属于”或“不属于”)反射。
(3)反射弧各部分功能及异常分析
兴奋传导
反射弧结构
结构特点
功能
结构破坏对功能的影响
感受器
↓
传入神经
↓
神经中枢
↓
传出神经
↓
效应器
感受器
感觉神经末梢的特殊结构
将内、外界刺激的信息转变为神经的兴奋
既无感觉又无效应
传入
神经
感觉神经元
将兴奋由感受器传入神经中枢
既无感觉又无效应
神经
中枢
调节某一特定生理功能的神经元群
对传入的兴奋进行分析与综合
既无感觉又无效应
传出
神经
运动神经元
将兴奋由神经中枢传出至效应器
只有感觉但无效应
效应器
运动神经末梢和它所支配的肌肉或腺体等
对内、外界刺激作出应答
只有感觉但无效应
3.反射弧中传入神经和传出神经的判断方法
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据突触结构判断:图示中与“”相连的为传入神经,与“”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
4.组成神经系统的细胞
(1)神经元:神经系统结构和功能的基本单位。
(2)神经胶质细胞
①广泛分布于神经元之间,其数量为神经元数量的10~50倍。
②对神经元起辅助作用的细胞,具有支持、保护、营养和 神经元等多种功能。
③在外周神经系统中,神经胶质细胞参与构成神经纤维表面的 。
④神经元与神经胶质细胞一起,共同完成神经系统的调节功能。
效果检测
1.请根据以下三个资料,回答下列问题:
资料一:图甲是打喷嚏的结构示意图。打喷嚏是指鼻黏膜受到刺激后,机体迅速做出反应的现象,有助于维持人体内部环境的相对稳定。
资料二:某同学修剪月季时,不小心被刺扎到手,迅速缩手,感觉到疼痛。
资料三:南朝宋刘义庆《世说新语·假谲》记载:魏武行役,失汲道,三军皆渴。乃令日:“前有大梅林,饶子,甘酸,可以解渴。”士卒闻之,口皆出水。乘此得及前源。
(1)人体通过 对外界或内部的各种刺激会发生有规律的反应,完成打喷嚏的结构基础是 。
(2)自然状态下打喷嚏的过程属于 反射。
(3)资料二中的同学先感觉到疼痛和还是先缩手?, 他的一系列反应说明脊髓具有 和 功能。图乙中,若此人的⑤处受损,①处被扎,他会出现的反应是 (填字母)。
A.有感觉、有反应 B.有感觉、无反应
C.无感觉、无反应 D.无感觉、有反应
(4)由资料三“士卒闻之,口皆出水”可知:对 产生的反射,是人类特有的,该反射的神经中枢分布在 。下列事例中,和该反射类型相同的是 。
A.鹦鹉学舌 B.红灯停绿灯行
C.听到铃声走进教室 D.看图识字
█知识点二 神经调节过程涉及信息的转换及传递
重点归纳
1.信息在神经元上以生物电的形式传递
枪乌贼:巨大的神经元,巨大的神经纤维,轴突+髓鞘=神经纤维。
取两个微电极,当两极都与神经纤维膜外侧相连时,指针不偏转。当一个插入神经纤维内,一个接到神经纤维膜表面时,指针向右偏转。
(1) 电位差
(2)膜电位
a→b段:适宜强度的刺激作用于神经元时,膜上的Na+通道就会显著开放,短时间内Na+大量进入膜内,导致神经元细胞膜由“内负外正”的静息电位反转为“内正外负”。
b点:
b→c段:随即Na+通道关闭,Na+内流停止,此时K+大量向膜外扩散,直至膜电位再次出现“内负外正”的状态。
c→d段:最后,通过“Na+-K-泵”(每消耗一个ATP分子,Na+-K+泵会泵进2个K+,同时泵出3个Na+)的工作,神经元细胞膜恢复至静息电位。
(3)兴奋传导
当受到刺激的部位处于兴奋状态时,邻近未受刺激的部位仍处于静息状态。此刻,兴奋区和未兴奋区之间出现了电位差,形成局部电流。
在局部电流刺激下,未兴奋部位的细胞膜产生动作电位。神经冲动就以这样的形式传遍整个神经元。
2.神经元主要通过化学物质传递信息
(1)突触结构
①突触小体:沿神经冲动传导方向,前神经元轴突的末端膨大形成突触小体。
②突触小泡:突触小体内含有包裹小分子化学物质(神经递质)的突触小泡。
③突触类型
(2) 兴奋在突触处的传递
过程:当神经冲动传导到突触小体时,引起Ca2+内流,并促使一些突触小泡与突触前膜融合,小泡内的数万个神经递质被排入突触间隙。这些神经递质与突触后膜上特定的受体结合后,引起突触后膜的膜电位发生变化。若引起后神经元发生动作电位,则神经冲动产生并在该神经元上继续传导。
(3)信号转变:电信号—化学信号—电信号
神经递质去向:完成传递后,神经递质很快被 催化降解而失去活性,或被前 。
(4)特点:单向传递:与神经元上传导神经冲动的双向性不同,突触间信息的传递是单向的;突触延搁:突触处涉及化学信号的转换,因此传递速度比在神经纤维上的传导慢。
单向性的原因: 。
3.电突触:前膜与后膜相距极近的时候,离子易通过,因此动作电位可以直接传导。信息传递速度快且通常具有双向性。
效果检测
1.下图甲是神经元及神经元间的结构示意图,A、B分别表示神经元的结构,箭头表示神经冲动的传导方向;乙图是反射弧的组成示意图,①~④是反射弧的组成部分。请据图回答下列问题。
(1)甲图结构中涉及 个神经元, 含有 个突触。
(2)甲图中神经冲动在A 处传导时,膜 (选填“内”或“外”)局部电流方向与冲动传导方向相反。拔牙时,常在患牙牙根及附近口腔组织局部注射利多卡因止痛,其原理是降低膜的通透性,抑制 通道开放,从而阻断了乙图中 (填序号)的神经冲动产生及传导。
(3)从甲图可知,神经细胞具较多的 ,其细胞相对表面积增大,适应信息传导功能。
(4)“小儿麻痹症”是由于病毒侵染了乙图中③的细胞体,而②及脊髓未受到侵染。以下关于“小儿麻痹症”的分析合理的是( )
A.严重的小儿麻痹症患者肢体麻木,并影响其运动功能
B.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,但对刺激有感觉
C.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,并伴有尿失禁
D.严重的小儿麻痹症患者会表现出下肢运动障碍,但能自主排尿
y氨基丁酸(GABA)是一种重要的神经递质,请回答下列问题。
(5)兴奋在神经元之间传递的过程中,神经递质的作用是( )
A.作用于突触前膜上的受体,使前膜发生兴奋,从而将神经信息传向后膜。
B.作用于突触后膜上的受体,使后膜发生兴奋或受到抑制,神经信号得以传向后神经元。
C.作用于突触后膜上的受体,使后膜发生兴奋,神经信号得以传向后神经元。
(6)GABAα和 GABAβ是位于神经元细胞膜上的 GABA 的两种受体,GABA 与 GABAα结合后引起氯离子内流,抑制突触后神经元产生 电位;GABA 与 GABAβ结合后能抑制突触前神经元释放神经递质,则 GABAβ位于 (选填“突触后膜”或“突触前膜”)上。
(7)科学家向兔大脑皮层的侧视区注射GABA,用强光刺激后,兔侧眼的条件反射受到短暂抑制,但非条件反射不受抑制。据此推测 GABA 在中枢神经系统的 (选填:大脑皮层、脊髓灰质)处起作用。
(8)神经冲动在突触的传递受很多药物的影响。某药物能阻断突触传递,那么导致神经冲动不能传递的原因可能是该药物( )
A.影响神经递质的合成 B.影响神经递质的释放
C.影响神经递质的降解(或再摄取) D.与神经递质竞争突触后膜上的受体
█知识点三 神经中枢调控机体的生命活动
重点归纳
1.承担生命活动调节作用的神经中枢分布于脑和脊髓
(1)神经系统的基本结构
意义:在正常情况下,交感神经和副交感神经的一方兴奋加强时,另一方就会受到抑制。自主神经的两部分相互拮抗,在各级神经中枢的相互联系和协调下共同控制内脏器官的生理活动,维持机体的稳态。打破稳态会出现植物神经紊乱症或植物神经失调症。
2.脑和脊髓共同参与调控内脏的活动
(1)概念:脊髓中的神经中枢受到了大脑中高级运动中枢的控制。
(2)脑和脊髓调节内脏(实例-排尿反射)
①婴儿期—脑未发育完全—膀胱充盈—膀胱壁内的牵张感受器—引发排尿反射排尿不完全,调节速度快。
特点:由 ,不受大脑控制,无法控制排尿。
②脑功能逐渐成熟一神经冲动一脊髓一白质一大脑皮层产生“尿意”
场所/时间合适:大脑一神经冲动一脊髓排尿中枢一控制膀胱收缩、尿道括约肌放松,同时“有意识”施加腹压,直至尿液排尽。
场所/时间不合适:大脑一神经冲动一脊髓排尿中枢一尿道括约肌收缩。
3.脑和脊髓共同调节躯体运动
①当手无意中被刺或烫到,我们会在感觉到疼痛之前就迅速缩回手臂,这主要是在分布于脊髓中的神经中枢调节下机体迅速做出的反应;
②如果是体检采血,我们却可以忍受疼痛而不缩回手臂,这是我们有意识的行为,此时,脊髓中的神经中枢受到了大脑中高级运动中枢的控制。也证明在大脑皮层中存在控制躯体运动的神经中枢。
③虽然通过大脑高级中枢对脑干、脊髓中低级中枢的控制,能启动有意识的躯体运动,但要保证运动的精确协调,还需要在运动过程中不断进行调整。
4.条件反射是脑的高级调节功能
人和哺乳动物的脑的组成: 和延髓组成,其中大脑最发达。
大脑:两个大脑半球组成,表面的大脑皮层分为许多功能区,如躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢和听觉中枢等,它们都是调节机体生理功能的高级神经中枢。(金刚(大猩猩)和人相似,但就是没有语言功能,所以没有语言中枢)
①言语区
②大多数人的言语区在大脑左半球,右半球主要负责形象思维,如音乐、绘画、空间识别等。
5.语言中枢是人脑特有的高级神经中枢
语言中枢是人脑特有的高级神经中枢。
学习和记忆也是大脑的高级功能,是两个相联系的神经活动过程。
条件反射就是记忆的形成过程,而获取记忆的过程就是学习。所以, 是记忆建立的基础。
机理:涉及脑内神经递质的作用及某些蛋白质的合成
短时记忆:可能与神经元之间即时的信息交流有关,与海马区有关
长时记忆:可能与突触形态及功能的改变及新突触的建立有关
效果检测
1.学习、记忆是动物适应环境、使个体得到发展的重要功能。通过电刺激实验,发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。
(1)图甲、乙分别为兴奋传导中神经纤维上的电位变化。甲 (填①“引起”/②“未引起”)动作电位,判断依据是 。
(2)图乙曲线上升到b点过程中,离子通道的开放状态为( )
A.K+通道打开,K+外流 B.K+通道打开,K+内流
C.Na+通道打开,Na+外流 D.Na+通道打开,Na+内流
如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS),在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2~3倍,研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”,下图为这一现象可能的机制。
(3)对比图中单脉冲电刺激,分析HFS引发H区神经细胞产生“记忆”的原因 。
(4)为验证图中所示机制,研究者开展了大量工作,如:①对小鼠H区传入纤维施以HFS,休息30分钟后,检测到H区神经细胞的A受体总量无明显变化,而细胞膜上的A受体数量明显增加。该结果为上图中的 (填写编号)过程提供了实验证据。
①I②II③III
②图中A受体胞内肽段(T)被C酶磷酸化后,A受体活性增强,为证实A受体的磷酸化位点位于T上,需将一种短肽导入H区神经细胞内,以干扰C酶对T的磷酸化,其中,实验组和对照组所用短肽分别应与T的氨基酸 、 (填写编号)。
①数目不同,序列不同②数目相同,序列相反③数目相同,序列相同
(5)小鼠在高频电刺激后,形成持续一段时间的电位增强,这种现象称为长时程增强(LTP)。科学家通常采用隐藏平台水迷宫任务来测试小鼠的记忆能力,即让小鼠在一个装满水的不透明的圆缸内游泳来寻找隐藏在水面下的平台。经过相同的训练次数后,可根据小鼠找到隐藏平台所需的时间长短来评价小鼠的记忆能力。请利用以下实验材料设计实验验证海马区依赖于N受体的LTP参与小鼠记忆的形成。
实验材料:生理状况相同的小鼠若干、N受体阻断剂(AP5)、隐藏平台水迷宫装置等。
请写出简要的实验思路: 。
(6)下列关于学习和记忆的说法正确的是( )
A.学习和记忆彼此独立,不相联系 B.学习和记忆属于脑的低级功能
C.长期记忆可能与新突触的建立有关 D.学习会使神经系统产生新的神经元
█考向1 信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
【解题方法】
1.信息在神经元上以生物电的形式传递时膜电位变化
a→b段:适宜强度的刺激作用于神经元时,膜上的Na+通道就会显著开放,短时间内Na+大量进入膜内,导致神经元细胞膜由“内负外正”的静息电位反转为“内正外负”。
b点:
b→c段:随即Na+通道关闭,Na+内流停止,此时K+大量向膜外扩散,直至膜电位再次出现“内负外正”的状态。
c→d段:最后,通过“Na+-K-泵”(每消耗一个ATP分子,Na+-K+泵会泵进2个K+,同时泵出3个Na+)的工作,神经元细胞膜恢复至静息电位。
注意:细胞内外离子浓度变化对电位的影响
膜外K+离子浓度升高→K+浓度差减小→K+外流减少→静息电位绝对值↓
膜外Na+离子浓度升高→Na+浓度差增大→Na+内流增加→动作电位峰值↑
【典例分析1】
1.痛觉是机体受到伤害性刺激时产生的一种不愉快的感觉,能够使人及时意识到危险,提高生存率。伤害性刺激作用于机体时,诱发组织释放某些化学物质,作用于痛觉感受器,使之产生兴奋,沿传入通路抵达大脑皮层特定感觉区,产生痛觉。人体内存在天然的镇病系统,起重要作用的是可释放脑啡肽的神经元。人体的肢体关节每天都在摩擦,如果没有自身分泌脑啡肽,光是关节摩擦的疼痛就让我们无法自由行动。观察示意图,回答问题。
(1)痛觉形成过程中,突触前膜释放的痛觉神经递质与突触后膜受体结合后,使得突触后膜电位变为 ,即产生动作电位,在神经纤维上以 的形式传导。
(2)脑啡肽神经元与感觉神经元之间会形成一种“轴突-轴突”突触结构。脑啡肽释放并与感觉神经元细胞膜上 结合后,使得动作电位无法产生,从而抑制感觉神经元 ,实现镇痛。
(3)海洛因一开始是作为强效镇痛药研发出来的,但发现其具有极强的成瘾性,一旦停用,患者会承受巨大的痛苦,因此将其列为危害性巨大的毒品之一、请推测海洛因具有镇痛作用的可能原因(至少写出两点)。
① 。
② 。
(4)研究发现海洛因的结构与脑啡肽相似,请推测成瘾者毒瘾发作时痛不欲生的原因: 。
运动神经元病(MND)患者由于运动神经细胞受损,肌肉失去神经支配逐渐萎缩,四肢像被冻住一样,俗称“渐冻人”。下图甲是 MND患者病变部位的有关生理过程,NMDA为膜上的结构;下图乙中曲线I表示正常人体内该处神经纤维受适宜刺激后,膜内 Na⁺含量变化,曲线II表示膜电位变化。回答下列问题:
(5)据甲图判断, 谷氨酸是 (填“兴奋”或“抑制”)型神经递质。图中③过程与膜的 有关。
(6)据图分析, NMDA的作用有 。
(7)MND的发病机理是突触间隙谷氨酸过多,持续作用引起Na+过度内流,使得C点 (填“上移”、“下移”或“不变”),神经细胞内渗透压 ,最终水肿破裂。某药物通过作用于突触来缓解病症,其作用机理可能为 。
(8)乙图中,AB段Na⁺的跨膜运输方式是 。CD段形成原因是 。
(9)河豚毒素是一种剧毒的非蛋白神经毒素。为探究河豚毒素对神经纤维的影响,研究人员设计了实验:将分离得到的神经纤维分为A、B两组,A组使用生理盐水处理,B组使用等量溶于生理盐水的河豚毒素溶液处理,然后用微电极分别刺激神经纤维,测得膜两侧的电位差变化情况,结果如图丙所示。下列叙述合理的有____。
A.对照组的设置是为了排除生理盐水对实验结果的影响
B.该实验中的神经元被微电极刺激后产生兴奋是因为 Na+内流,此时细胞外Na+浓度小于细胞内 Na+浓度
C.河豚毒素可能会作用于 Na+通道,抑制 Na+内流,从而抑制神经纤维的兴奋
D.在医学上,河豚毒素可作为镇定剂或麻醉剂,但是需要严格控制好使用剂量
(10)交感神经和副交感神经都有促进唾液腺分泌的作用,但刺激交感神经所分泌的唾液,水分少而酶多:刺激副交感神经所分泌的唾液,水分多而酶少。下列说法错误的是____
A.交感神经兴奋时分泌水分少而酶多的唾液, 利于消化食物
B.支配唾液腺分泌的交感、副交感神经分别为传入、传出神经
C.自主神经系统促进唾液分泌, 此过程同时也受到大脑的控制
D.交感神经和副交感神经相互配合使机体更好地适应环境变化
█考向2 电表指针偏转问题
【解题方法】
1.电表指针偏转问题
(1)两种测量方法
测量方法
测量图解
测量结果
电表两极分别置于神经元的膜内和膜外
电表两极均置于神经元的膜外
(2)偏转实例(所用电流表指针偏转方向与电流方向(正→负)相同)
测量方法
测量结果
在神经纤维上(bc=cd)
①刺激a处,b处先兴奋,d处后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转(向左-向右)。
②刺激c处,b处和d处同时兴奋,电流计指针不发生偏转。
③刺激bc段中间的一段,b点先兴奋,d点后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转。
在神经元之间(ab=bd)
①刺激a点之前某个位置,a、d点先后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转(左-右);
②刺激d点之后某个位置,只有d点兴奋,电流计指针只发生一次偏转(向右);
③刺激b点,a、d点先后兴奋,电流计指针发生两次方向相反的偏转;
④刺激c点,只有d点兴奋,电流计指针只发生一次偏转。
【典例分析2】
1.(24-25高二上·上海青浦高级中学·期中)脊髓的SG区发生功能障碍可引发神经病理性疼痛,常表现为受轻微伤害刺激即导致剧烈疼痛,图1为机体疼痛信号通路部分示意图,其中通道N也是一种Ca2+通道。为探究通道N与神经病理性疼痛的关系,研究人员以正常小鼠与神经病理性疼痛模型小鼠进行了相关实验,经轻微伤害刺激后在突触后膜上测得的电信号变化如图2。请回答下列问题。
(1)图1中,兴奋传导至神经末梢时, 内流,促进储存于 (结构)中的谷氨酸释放;谷氨酸与突触后膜上受体结合后,膜上发生信号转化。
(2)图2中,经轻微伤害刺激后,不同组别突触后膜上电位变化的差异主要表现在电位变化频率不同,据此推测,轻微伤害刺激引起通道N打开,使突触前膜谷氨酸的释放量 (选填A或B,A:增多;B:减少),导致SG区对轻微伤害刺激反应 (选填A或B,A:增强;B:减弱),从而出现痛觉敏感。
除上述化学突触外,还有一种突触为电突触(图3),其通道是由连接蛋白构成,一半连接蛋白连接突触前膜,一半连接蛋白连接突触后膜,神经冲动通过连接蛋白通道直接传入下一个神经元且突触后神经元兴奋后也可引发突触前神经元的兴奋,利用微电极-电位表装置测定兴奋经突触传递的电位变化,结果如图4所示。
(3)根据图3和图4完成下列表格。
比较项目
图示(填a/b)
兴奋时电位变化(填c/d)
信号转换
电突触
电信号→
化学突触
电信号→
地塞米松是一种激素类药物,具有缓解疼痛等功效,但不宜持续高剂量使用,为探究某植物细胞提取物X对神经病理性疼痛的作用效果,科研人员进行了相关研究,以期为药物研发奠定基础,结果如下表。
实验组别
实验处理
痛觉指数
通道N蛋白表达水平相对值
一
正常鼠
0.16
1.2
二
模型鼠
8.86
6.21
三
正常鼠+提取物X
0.15
1.18
四
模型鼠+地塞米松
2.53
2.45
五
模型鼠+提取物X
4.45
3.28
(4)实验中实验组别一、三的结果可说明提取物X对正常鼠痛觉的形成 (选填A或B,A:显著;B:无显著),设置组别四的目的是 。
(5)结果表明,提取物X对神经病理性疼痛有一定的缓解作用,请根据图1和表,阐述其机理: 。
(6)提取物X作为药物在临床上试验,还需特别关注的是 。
①提取物X的组成成分及比例
②使用的剂量
③使用后的副作用
期中基础通关练(测试时间:10分钟)
1.(22-23高二上·上海嘉定区封浜高级中学·期末)如图表示高等动物体内的某些调节模式,A、B表示不同区域,C、D、E代表不同的物质或结构,a代表神经纤维上的一个点。
(1)图中D代表反射弧的______结构。
A.神经末梢 B.传入神经 C.效应器 D.感受器
(2)刺激D处,由于 离子大量进入膜内,a处膜两侧的电荷分布为 的静息电位反转为 的动作电位。
(3)当膀胱贮尿达到一定程度时,刺激膀胱壁感受器,兴奋沿盆神经传入 中低级排尿中枢,同时上行传导至某处产生尿意,产生尿意的过程为 (用箭头和图中的大写字母表示)。如果条件不许可,大脑皮层可对低级中枢起抑制作用,这说明 。
(4)以下关于躯体运动调节和内脏活动调节的比较,正确的______
A.
B.
C.
D.
(5)猴子听到锣声就会作出爬杆的动作,下列相关叙述错误的是______
A.该反射为条件反射
B.锣声是无关刺激
C.该反射由相应的反射弧完成
D.为防止该反射消退,需要不断强化
(6)研究者对因肠道微生物失衡导致小鼠肥胖的机制进行了研究,如下所示。该调节过程______。
肠道微生物醋酸盐副交感神经胃、胰岛的生理活动肥胖
A.不受意识的控制 B.不受脑的控制
C.属于条件反射 D.抑制胃和胰岛的分泌和蠕动
氨基丁酸(GABA)作为哺乳动物中枢神经系统中广泛分布的神经递质,在控制疼痛方面的作用不容忽视,其作用机理如图所示。
(7)突触小泡的形成与 (细胞器)密切相关:其通过突触前膜释放神经递质的方式 ;神经冲动在突触间隙中是以 信号进行传递的。
(8)请结合上图简述氨基丁酸(GABA)控制疼痛的机理: 。
期中重难突破练(测试时间:10分钟)
1.(23-24高二上·上海曹杨中学·期中)我国“中医针灸”于2010年11月16日被列入“人类非物质文化遗产代表作名录”。2021年我国科学家在《自然》杂志上发表论文,证明针灸的现代模式—电针刺小鼠后肢的足三里(ST36)穴位,可在细菌多糖(LPS)引起的炎症反应中发挥抗炎作用。(其中,激素的作用属于体液调节,巨噬细胞生理活动属于免疫调节)
(1)针灸时感到疼痛,但并不会缩回,这属于 反射。迷走神经属于 神经。
(2)迷走神经属于副交感神经纤维,若兴奋,则( )
A.瞳孔放大 B.尿意不强烈 C.胃肠蠕动加快 D.支气管舒张
(3)针灸治疗过程中,兴奋在反射弧的传导的方向是 的。
(4)下列选项中正确的是( )
A.电刺激通过神经-体液-免疫调节网络激活抗炎通路
B.抗炎通路中的迷走神经属于躯体运动神经
C.可以通过检测TNF-α的含量变化,来检测电刺激疗法的抗炎效果
D.通过人为激活或特异性破坏相应神经元并观察抗炎效果,可验证ProKr2的作用
(5)根据题意和所学知识判断,下列叙述正确的是( )(多选)
A.足三里穴位含有运动神经元末梢
B.去甲肾上腺素、肾上腺素会促进LPS的作用
C.交感神经和副交感神经的拮抗,可以是机体对外界刺激作出做出更精确的反应、更好的适应环境
D.用毫针刺激一些穴位时,若出现血肿,可能是毫针刺破血管,血液流入组织间隙引起组织水肿
(6)比较患者血检化验单中某些物质的测定值与参考值(内环境稳态值)之间的大小关系,是医生做出诊断的重要参考依据。下列叙述错误的是( )(多选)
A.神经调节、体液调节、免疫调节等调节能力的变化会影响内环境稳态
B.人体内外环境变化超过器官和系统的调节能力会打破内环境稳态
C.内环境是指细胞内各细胞器所处的液态环境
D.剧烈运动产生乳酸,血浆PH急剧下降
(7)请据图写出电针刺激足三里引起抗炎反应的反射弧 。
(8)针灸讲究“穴位有讲究,轻重不一样”。图2中甲、乙分别为细针和粗针进行针灸治疗时,针刺部位附近神经末梢的电位变化。请问针灸治疗需不需要对针的粗细进行选择?判断依据? 。
期中综合拓展练(测试时间:15分钟)
1.(22-23高二上·上海松江二中·期中)1表示高等动物体内的某些调节模式,A、B表示不同区域,C、D、E代表不同的物质或结构,a代表神经纤维上的一个点。
(1)图1中D代表反射弧的___________________结构。
A.神经末梢 B.传入神经 C.效应器 D.感受器
(2)a点处于静息状态时,其膜内的电位表现为 ;刺激D处,兴奋在a处以 的形式 传导。请选出正确的选项 。
A.负 化学信号 双向 B.正 生物电 单向
C.负 生物电 单向 D.正 生物电 双向
(3)当膀胱贮尿达到一定程度时,刺激膀胱壁感受器,兴奋沿盆神经传入 中低级排尿中枢,同时上行传导至某处产生尿意,产生尿意的过程为 (用箭头和图中的大写字母表示)。
通过电刺激实验发现学习、记忆功能与高等动物的海马脑区(H区)密切相关。如果在H区的传入纤维上施加100次/秒、持续1秒的强刺激(HFS),在刺激后几小时之内,只要再施加单次强刺激,突触后膜的电位变化都会比未受过HFS处理时高2~3倍,研究者认为是HFS使H区神经细胞产生了“记忆”,图2为这一现象可能的机制。
(4)在小鼠H区的传入纤维中部施加单次强刺激,兴奋经神经纤维传导到 和突触前膜,并导致 与突触前膜融合释放神经递质作用于突触后膜的相关受体,引起突触后膜膜电位变化。
(5)据图2分析,图示过程中需要消耗能量的是___________________。
①谷氨酸的释放 ②Ca2﹢与N受体结合进入海马细胞 ③受体的磷酸化
A.① B.①② C.①③ D.③
(6)为验证图2中所示机制,对小鼠H区传入纤维施以HFS,休息30min后,检测H区神经细胞的A受体总量和细胞膜上的A受体数量,如果出现 ,则验证了图中的Ⅱ过程。
(7)验证A受体的磷酸化能增强神经细胞对刺激的“记忆”这一假设,请完善以下实验设计:
步骤1:将A受体的磷酸化位点发生突变的一组小鼠,用HFS处理H区传入纤维30min并检测H区神经细胞突触后膜A受体是否磷酸化。
步骤2: 。
步骤3: 。
2.(24-25高二上·上海曹杨第二中学·期中)研究发现,当用水流喷射海兔的虹吸管时会引起鳃收缩,称为缩鳃反射。相关结构及发生机制如图1,请回答:
(1)图1中该反射弧有 个神经元。当兴奋传至①处时,引起神经元细胞膜内的电位变化为 。在②处,突触前膜会释放谷氨酸作用于突触后膜上的受体,从而引起缩鳃反射。在该反射中,谷氨酸是一种 (填“兴奋性”或“抑制性”)神经递质。
(2)结合题干分析,缩鳃反射属于 。(A.条件反射B.非条件反射)
进一步研究发现,如果向海兔的尾部施加一个强电击,再轻触它的虹吸管,将诱发一个更强烈的缩鳃反射,且在刺激后几分钟之内,只要轻触它的虹吸管,都会引发更强的缩鳃反射,即产生了“短时记忆”;如果向海兔的尾部多次重复施加强电击,引发强缩鳃反射的反应可以持续一周,即产生了“长时记忆”。如图2为两种记忆的形成机制,请分析回答:
(3)两种记忆的形成都是由于电击海兔尾部会激活中间神经元释放5-TH作用于突触前神经元,产生环腺苷酸,继而激活了 (物质名称),从而促进神经递质谷氨酸的大量释放,使缩鳃反射增强。与短时记忆形成不同的是,在重复刺激下,蛋白激酶A促进 ,导致 ,从而形成了长时记忆。
(4)连续给海兔40个刺激会诱发习惯化,但只能持续一天。如果每天10个刺激,连续4天,习惯化效应就能持续一周。训练中间穿插一些休息能促进长时记忆的建立。小鼠的记忆形成与上述机理相似,若要产生长时记忆,可以采取的做法是 。
(5)研究人员在给予小鼠一个脚部电击的同时出现特定频率的铃声,小鼠在受到电击后出现僵直行为。经过数次这样的练习后,如果只给予特定频率的铃声,小鼠同样出现僵直行为,此时表明小鼠已经获得了条件恐惧记忆。下列有关叙述错误的是______。
A.条件恐惧记忆属于条件反射
B.电击属于非条件刺激
C.条件恐惧记忆建立后不会消退
D.出现僵直行为表明反射弧是完整的
(6)条件反射的建立提高了人和动物对外界复杂环境的适应能力,是人和高等动物生存必不可少的学习过程。下列叙述错误的是_______。
A.实验犬看到盆中的肉时唾液分泌增加是先天具有的非条件反射
B.有人听到“酸梅”有止渴作用是条件反射,与大脑皮层言语区有关
C.引起条件反射的刺激称为条件刺激,且条件反射有消退现象
D.条件反射的建立需要大脑皮层参与,条件反射的消退不需要大脑皮层参与
动作电位具有“全或无”现象:要使细胞产生动作电位,所给的刺激必须达到一定的强度(阈刺激)。若刺激未达到一定强度,动作电位就不会产生(无);当刺激达到一定的强度时,所产生的动作电位,其幅度便到达该细胞动作电位的最大值,不会随刺激强度的继续增强而增大(全)。
图3
(7)图3中 段是Na+内流引起的,其内流的机制是 。
(8)为获得图3膜电位变化,请用下列材料用具在方框内绘制实验检测图 。
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